等靜(jìng)壓(yā)石墨塊是由高純石墨(mò)經(jīng)過(guò)特殊工藝(yì)壓製(zhì)而(ér)成的(dí)新(xīn)型(xíng)石(shí)墨材料,具有一係(xì)列優良特性,在多個(gè)領域有(yǒu)著廣泛的(dí)應(yīng)用。其(qí)主要原(yuán)料是(shì)高(gāo)純石(shí)墨(mò)。在(zài)生產(chǎn)過程中(zhōng),高純石(shí)墨(mò)經(jīng)過破(pò)碎,配料(liào),混合(hé),軋(yà)輥(gǔn),冷(lěng)卻(què),磨粉,壓(yā)製(zhì),焙燒(shāo),浸漬和石墨化等(děng)一係列(liè)復雜(zá)工序,終製成等靜壓石墨(mò)塊(kuài)。其中,等靜壓(yā)成型是(shì)等靜(jìng)壓(yā)石墨塊(kuài)生產過程中的(dí)關鍵步驟(zhòu)之(zhī)一,它利(lì)用高壓(yā)液體(tǐ)傳(chuán)遞壓力,使(shǐ)石墨(mò)顆粒在模(mó)具(jù)中均匀受壓,從(cóng)而(ér)得到密(mì)度高,結構均(jūn)匀的石(shí)墨(mò)塊。
1,各(gè)向同(tóng)性
定義:等靜(jìng)壓石(shí)墨(mò)在宏觀性能上表現出(chū)各(gè)向(xiàng)同(tóng)性(xìng),即不同方向(xiàng)上的物(wù)理(lǐ)性(xìng)能(néng)(如電阻(zǔ)率(shuài),熱導率(shuài),機(jī)械(xiè)強(qiáng)度等)差異極小,各向同(tóng)性(xìng)度通(tōng)常為1.0~1.11。
成因(yīn):
成型工(gōng)藝:等靜(jìng)壓(yā)技術(shù)通(tōng)過液(yè)體或氣(qì)體介質傳遞壓力(lì),使粉(fěn)料在各個(gè)方(fāng)向上均匀(yún)受壓,避(bì)免了(liǎo)模壓(yā)或擠(jǐ)壓成型(xíng)中因(yīn)壓力方(fāng)向性導致的密度和結構差(chà)異。
原料與熱(rè)處理:若(ruò)原料顆粒(lì)本(běn)身(shēn)各(gè)向(xiàng)同(tóng)性較好,且(qiě)熱處理(lǐ)過程(chéng)中溫(wēn)度(dù)分布均(jūn)匀,可進(jìn)一(yī)步(bù)減少內部(bù)性能差(chà)異(yì)。
2,均質性與(yǔ)高密度
均(jūn)質性(xìng):
等靜壓(yā)成型時(shí),壓(yā)力沿所(suǒ)有(yǒu)方向均(jūn)匀傳遞(dì),使(shǐ)得(dé)材料(liào)內(nèi)部體積密(mì)度(dù),孔隙分布等(děng)參數(shù)高(gāo)度均匀(yún),避免了模壓成(chéng)型中(zhōng)常(cháng)見的密度梯(tī)度問題。
即(jí)使(shǐ)對(duì)於(yú)大(dà)尺(chǐ)寸製品(pǐn),密度(dù)下(xià)降梯(tī)度也通常(cháng)小(xiǎo)於(yú)1%,可視為(wéi)均質(zhì)材(cái)料(liào)。
高(gāo)密度:
等靜壓石(shí)墨的(dí)體積密度顯(xiǎn)著高於(yú)普通(tōng)石墨,冷等靜(jìng)壓(CIP)製品(pǐn)密度(dù)可達(dá)1.7~1.8 g/cm³,熱等靜壓(HIP)製(zhì)品相對密(mì)度(dù)甚(shèn)至(zhì)可達(dá)99.8%~99.99%。
高(gāo)密(mì)度源於(yú)顆(kē)粒間(jiān)的(dí)緊密(mì)排列和極(jí)少(shǎo)的(dí)孔(kǒng)隙結構,進(jìn)一步提升(shēng)了(liǎo)材料(liào)的(dí)導(dǎo)電性(xìng),導熱(rè)性和機(jī)械強度。
3,細(xì)密結(jié)構與低(dī)缺(quē)陷
細(xì)顆(kē)粒結(jié)構(gòu):
原料通(tōng)常(cháng)采(cǎi)用超細(xì)石油焦(jiāo)或(huò)瀝(lì)青焦(粒(lì)徑可(kě)小於(yú)0.02 mm),通過混捏和(hé)軋(yà)片工藝(yì)確保粘結劑均(jūn)匀(yún)包裹(guǒ)顆粒,形(xíng)成(chéng)致(zhì)密(mì)結構(gòu)。
細顆粒結(jié)構減少了材(cái)料內部的微裂(liè)紋和孔隙,提高了力學性(xìng)能(如抗(kàng)壓(yā)強(qiáng)度(dù),抗折(zhē)強度)和(hé)耐磨(mó)性(xìng)。
低(dī)孔隙率(shuài):
經過多次浸(jìn)漬(zì)-焙燒(shāo)工(gōng)藝,瀝(lì)青分解產生的揮發分被填(tián)充,進(jìn)一(yī)步降低孔(kǒng)隙(xì)率,提(tí)升材料致密度。
4,優(yōu)異的熱(rè)穩定性與抗熱(rè)震(zhèn)性(xìng)
熱(rè)膨(péng)脹係數低:
等靜壓(yā)石(shí)墨(mò)的(dí)熱(rè)膨(péng)脹(zhàng)係數(shù)極低,在高(gāo)溫(wēn)下(xià)仍(réng)能保(bǎo)持(chí)結(jié)構穩定(dìng),不(bù)易(yì)因急冷急(jí)熱(rè)產(chǎn)生內應(yīng)力。
抗熱(rè)震(zhèn)性:
在(zài)高溫(wēn)環境中(zhōng)(如(rú)2500℃惰性(xìng)氣氛下(xià)),其(qí)機(jī)械強度不(bù)降反(fǎn)升,適(shì)用於核反(fǎn)應堆(duī),半導(dǎo)體(tǐ)熱(rè)場等極(jí)d環(huán)境。
5,可加(jiā)工性(xìng)與(yǔ)異(yì)形(xíng)件成(chéng)型(xíng)能力(lì)
結(jié)構均(jūn)匀性:
由於(yú)密(mì)度和性能各(gè)向同(tóng)性(xìng),等靜(jìng)壓石墨(mò)易於(yú)加工(gōng)成復(fù)雜形(xíng)狀(如棒狀(zhuàng),管狀(zhuàng),異(yì)形件(jiàn)),且加工(gōng)後尺寸(cùn)精(jīng)度高。
彈(dàn)性後(hòu)效小(xiǎo):
等靜壓成型後(hòu),材(cái)料內部應力分布(bù)均匀(yún),釋放壓力(lì)時彈(dàn)性(xìng)變形小,避免了冷模壓常見的開(kāi)裂(liè)問(wèn)題(tí)。